雙饋雙頻共孔徑導航天線的製作方法

2023-07-24 02:21:16 2

本發明涉及天線系統，尤其涉及一種共孔徑導航天線。

背景技術：

近年來，隨著航空航天技術的快速發展，現代無線通信技術進步迅猛，各種機載電子設備的數量和種類都達到了前所未有的程度。眾多的天線不僅會在安裝位置上有一定的衝突，天線遮擋和電磁兼容問題也會接踵而至。目前，解決此類問題常採用措施之一是天線小型化，其缺點是某些類型天線小型化實現較難，並且天線小型化降低了天線效率；另一種措施是使用單一天線覆蓋多頻段工作，其缺點是單個射頻接口勢必要求後端增加別的電子器件實現不同功能。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種雙饋雙頻共孔徑導航天線，能夠覆蓋兩個工作頻段，具有兩個獨立射頻輸出接口，兩天線複合設計於同一孔徑內，實現兩種不同功能。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：包括上層輻射體、下層輻射體和金屬腔體。天線的金屬腔體為一端開口一端封閉的中空腔體，下層輻射體位於金屬腔體內且輻射面朝向金屬腔體開口端，四根短路柱連接在金屬腔體封閉端和下層輻射體之間，下層輻射體和金屬腔體之間填充支撐介質，上層輻射體的輻射面同軸嵌套在下層輻射體的輻射面中，下層輻射體採用穿過金屬腔體封閉端的接插件作為射頻輸出埠，上層輻射體採用穿過金屬腔體封閉端、短路柱和下層輻射體的射頻電纜作為射頻輸出埠。

所述的上層輻射體為微帶貼片或單極子，下層輻射體為盤錐天線。

所述的上層輻射體、下層輻射體的外形為規則對稱圖形，包括規則多邊形和圓形。

本發明的有益效果是：通過改變上下兩層輻射體大小，可以調整天線的覆蓋頻率。將兩個原本獨立工作的天線複合設計於一個孔徑內，在天線尺寸沒有增加的條件下，複合天線輻射性能能夠與原獨立天線基本保持相當；具有兩個獨立的輸出埠，兩種功能實現互不影響。通過增加上下兩層輻射體厚度，也可以改善天線頻帶內阻抗特性，拓展頻帶寬度。

附圖說明

圖1為本發明共孔徑天線的組裝結構切面示意圖；

圖2為本發明共孔徑天線的組裝結構立體示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明，本發明包括但不僅限於下述實施例。

本發明針對機載平臺孔徑綜合要求，將原獨立功能天線複合設計於同一口徑中，共孔徑天線尺寸與原低頻工作獨立天線一致，共孔徑天線電氣性能與原獨立天線性能相當，解決了一個孔徑綜合多個天線實現多種功能的難題。

本發明提供的機載共孔徑導航天線包括：上下兩層輻射體、四根貫穿天線金屬腔體底板和下層輻射體的短路柱、填充與下層輻射體和金屬腔體之間的支撐介質、一根貫穿下層輻射體和其中一個短路柱連接上層輻射體的射頻電纜。上層輻射體可以為覆銅介質板或圓形片，下層輻射體處於上輻射體與天線金屬腔體底板之間；上下層天線都形成全向輻射模式，並且覆蓋不同頻段、實現不同功能、具有各自獨立的射頻輸出接口。上層輻射體尺寸小於下層輻射體。上層輻射體和下層輻射體之間為加載介質材料或空氣。射頻電纜貫穿的短路柱為四個短路柱中的任意一個。

本發明的兩層輻射體分別覆蓋高低兩個頻段，下層輻射體工作於低頻頻段，採用接插件直接饋電，採用盤錐天線形式實現全向輻射，增加金屬短路柱和介質材料加載設計改善阻抗匹配特性；上層輻射體工作於高頻頻段，採用微帶貼片形式或單極子形式實現全向輻射，通過在下層輻射體及其中一個金屬短路柱中內穿電纜組件實現射頻輸入/出。改變兩層輻射體尺寸，可調整共孔徑導航天線的工作頻段；改變上層輻射體高度和橫向尺寸可調節天線高頻段諧振頻率和輻射特性；改變下層輻射體高度和橫向尺寸及短路柱位置可調節天線低頻段諧振頻率和輻射特性。共孔徑天線外形尺寸與原單一天線一致，高、低頻天線獨立工作功能性能良好。

如圖1所示，本發明的實施例包括天線金屬腔體1、上層輻射體2、下層輻射體3、下層輻射體與金屬腔體之間填充介質4、連接下層輻射體和金屬腔體底部的短路柱5、接插件6、貫穿下層輻射體3和一個短路柱5連接上層輻射體2的電纜組件7。圖中，下層輻射體與金屬腔體間的支撐介質4一方面能夠加強天線強度，另一方面選取適當的介電常數可以有效改善天線低頻段阻抗特性，增加頻帶寬度。接插件6為下層天線射頻輸出埠。連接下層天線的金屬短路柱5一方面起到支撐固定作用；另一方面其位置可以調節下層天線諧振頻率；其次可以利用其對上層天線設計饋電形式。電纜組件7是上層天線射頻輸出埠。

本實施例中，上下層輻射體之間直接連接，利用螺釘將上層輻射體固定在下層輻射體上。

該天線上、下層輻射體外形通常為規則對稱圖形，以規則多邊形和圓形為主。本發明共孔徑天線在兩個頻段內的輻射特性和諧振特性分別由短路柱位置、輻射體尺寸及其高度來決定。如上層輻射體2的半徑決定了該天線高頻段的諧振頻率和輻射特性；而下層輻射體3高度和尺寸半徑以及短路柱位置決定了該天線的低頻段的諧振頻率和輻射特性。